化工廠系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件

1、化工廠系統(tǒng)設(shè)計(jì)1,1、化工廠系統(tǒng)設(shè)計(jì)，蔡爾輔，陳樹輝，2004,1,PPT學(xué)習(xí)交流,目 錄,引言,管道儀表流程圖的設(shè)計(jì)及制圖要求,配管,儀表和控制,管道儀表流程圖的設(shè)計(jì),2,PPT學(xué)習(xí)交流,1、引言,項(xiàng)目,項(xiàng)目 工程師,系統(tǒng),工藝,配管,設(shè)備,儀表,電氣,土建,3,PPT學(xué)習(xí)交流,1、各專業(yè)職責(zé),Page 4,1、各專業(yè)職責(zé),把工藝專業(yè)設(shè)計(jì)的工藝流程圖發(fā)展成管道儀表流程圖，根據(jù)操作和安全的需要來規(guī)定所有的機(jī)械部件的要求以保證工廠建成投產(chǎn)后能有效、安全地生產(chǎn)產(chǎn)品； 管線尺寸和水力計(jì)算、計(jì)算意外事故時(shí)的工況、決定設(shè)備和管道的設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度、安全閥尺寸計(jì)算、出席安全檢查和設(shè)計(jì)復(fù)查的會(huì)議； 對儀表

2、專業(yè)提供所有必須的儀表工藝數(shù)據(jù)；校核制造廠的數(shù)據(jù)，使之和PID上的一致；檢查配管模型，確認(rèn)設(shè)計(jì)和PID上的設(shè)計(jì)要求一致；,5,PPT學(xué)習(xí)交流,1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性,Page 6,2、管道儀表流程圖的制圖要求,1.圖例和符號遵照公司的規(guī)定；（首頁圖） 2.已有管線和設(shè)備用細(xì)實(shí)線表示，將來發(fā)展的設(shè)備一般不表示，或者用虛線表示； 3.設(shè)備內(nèi)件用細(xì)實(shí)線表示； 4.圖上不表裙座及設(shè)備支腿，人孔和手孔只是需要時(shí)才表示出來； 5.當(dāng)管線改變管路等級時(shí)，應(yīng)表明分界點(diǎn)位置及管路等級； 6.變徑管一般應(yīng)表示出來； 7.成套供應(yīng)的機(jī)械設(shè)備，其供貨范圍用細(xì)點(diǎn)劃線框出； 8.工藝管線出入圖面要繪出相接圖號的空心箭頭，并

3、注上必要的說明。公共工程管線要標(biāo)出介質(zhì)名稱及相接的圖號； 9.設(shè)備位號的表示方法： 若同一編號的設(shè)備有多臺， 用后綴A、B、C等表示， 如：P-601A、P-601B。,P - 6 01,設(shè)備編號 裝置分區(qū)號或單元號 設(shè)備類型代號,7,PPT學(xué)習(xí)交流,2、管道儀表流程圖的制圖要求,10.管線號的表示方法：,100 - P - 6 012 - CIE - H,保溫伴熱代號 管路等級代碼 管線編號 裝置分區(qū)號或代號,公稱管徑 介質(zhì)代號,11.工程圖紙常要縮小復(fù)制或縮微儲(chǔ)存，所以對圖面的要求比較嚴(yán)格，線條的粗細(xì)、字體的大小都有規(guī)定；,12.管線介質(zhì)流向箭頭一般畫在管線改變走向處；,8,PPT學(xué)習(xí)交流

4、,2、管道儀表流程圖的布置要求,1.設(shè)備在畫面上的布置一般是順流程從左到右； 2.塔、反應(yīng)器、壓縮機(jī)、儲(chǔ)罐、換熱器、加熱爐等若放在地面上，一般是從圖面水平中線往上布置； 3.泵布置在圖面底部1/4線以下； 4.中線以下1/4高度供走管線用； 5.其他設(shè)備布置在工藝流程要求的位置； 6.對于無高度要求的設(shè)備，在圖面上的位置要符合流程流向，以便管線連接； 7.圍堰范圍也可在管道儀表流程圖上表示出來； 8.一般工藝管線由圖紙左右兩側(cè)方向出入，與其他圖上的管線連接；,9,PPT學(xué)習(xí)交流,2、管道儀表流程圖的布置要求,9.放空或去泄壓系統(tǒng)的管線，在圖紙上方離開圖紙； 10.公共工程管線有兩種表示方法：一

5、種表示方法同工藝管道，從左右或底部出入圖紙；另一種表示方法是在相關(guān)設(shè)備附近注上公用工程代號，然后在公用工程分配圖上詳細(xì)示出與該設(shè)備相接的管線尺寸、壓力等級、管線號、閥門配置等； 11.所有出入圖紙的管線，除可用介質(zhì)代號表示公用工程管線的圖紙連接外，都要帶箭頭，并注出連接圖號、管線號、介質(zhì)名稱、相接設(shè)備的位號等相關(guān)內(nèi)容；,10,PPT學(xué)習(xí)交流,2、管道儀表流程圖的設(shè)計(jì)內(nèi)容,管道儀表流程圖的設(shè)計(jì)內(nèi)容,設(shè) 備,配 管,儀表和 儀表配管,11,PPT學(xué)習(xí)交流,設(shè) 備,1.設(shè)備的名稱和位號； 2.快裝設(shè)備； 3.設(shè)備規(guī)格； 4.接管和連接方式； 5.零部件； 6.標(biāo)高； 7.驅(qū)動(dòng)裝置； 8.泄放條件；,

6、12,PPT學(xué)習(xí)交流,配 管,1.管線規(guī)格； 2.間斷使用的管線； 3.閥件； 4.管道的銜接； 5.兩相流管線； 6.管口； 7.伴熱管； 8.埋地管道；,9.管件； 10.取樣點(diǎn)； 11.特殊要求； 12.快裝設(shè)備接管； 13.擴(kuò)建管線與原有管線； 14.裝置內(nèi)、外管線； 15.特殊閥件； 16.其他管線；,13,PPT學(xué)習(xí)交流,儀表和儀表配管,1.在線儀表； 2.調(diào)節(jié)閥； 3.安全閥； 4.設(shè)備附帶儀表； 5.儀表編號； 6.聯(lián)鎖及信號； 7.沖洗、吹掃； 8.快裝設(shè)備；,14,PPT學(xué)習(xí)交流,2、管線號的編制,需要編號的管線,不必編號的管線,1.調(diào)節(jié)閥的旁通； 2.放空閥、放凈閥后不接

7、管線； 3.直接相接的設(shè)備管口； 4.儀表管線； 5.隨成套設(shè)備供應(yīng)的管線；,1.工藝管線、公用工程管線的干管、支管和輔助管線； 2.放空、放凈閥后的放空、放凈管線； 3.設(shè)備管口接有閥門、盲板或儀表，但不接管線時(shí)，可把一個(gè)設(shè)備的所有類似的管口合編一個(gè)號；,15,PPT學(xué)習(xí)交流,管線號編制原則,1.按介質(zhì)代號、單元號編制流水號； 2.按流程自左往右編號，干管上引出的支線可另外編號或僅加后綴； 3.分區(qū)號或單元號應(yīng)與管線開始處設(shè)備的裝置分區(qū)號或單元號一致； 4.公用工程中的冷卻水管線、蒸汽及冷凝液管線，有的公司標(biāo)相同的號，但介質(zhì)代號不同； 5.公用工程分配圖上，設(shè)備及裝置的位置應(yīng)與設(shè)備布置圖及裝

8、置布置圖一致；,2、管線號編制原則及管線表填寫原則,管線表填寫原則,1.按裝置分區(qū)號或單元號分別編制管線表，相同的介質(zhì)代號編在一起，按順序號和支管號先后排列； 2.每變更一個(gè)介質(zhì)代號應(yīng)另外使用一張管線表，順序號也從頭開始填寫； 3.一個(gè)管線號具有多個(gè)管徑、管路等級或其他不同數(shù)據(jù)時(shí)，要分行填寫； 4.一個(gè)管線號有多根支管時(shí)，要分行填寫； 5.若要取消圖中的某根管線，在管道表上劃去即可； 6.由一單元去另一單元的管線，只填寫在管線起點(diǎn)所在單元的管線表上；,16,PPT學(xué)習(xí)交流,2、管線表內(nèi)容,管線走向,圖 號,保 溫,公稱直徑,管線號,管路等級,設(shè)計(jì)條件,介質(zhì)密度,試壓條件,介質(zhì)類別,短時(shí)間超出正

9、常工況,最高溫度,修改號,操作條件,17,PPT學(xué)習(xí)交流,3.配 管,管道器材,管 子,金屬管 非金屬管,管件在管系中起著改變走向、改變標(biāo)高或改變直徑、封閉管端以及引出支管的作用；,管 件,閥門的種類 閥門的選用,閥 門,18,PPT學(xué)習(xí)交流,3、鋼管的尺寸系列,1、鋼管的公稱直徑(DN)系列,2、鋼管的外徑系列,3、鋼管的壁厚系列 以管子表號(Sch)表示壁厚系列； 以管子重量表示管壁厚度的壁厚系列； 以鋼管壁厚尺寸表示壁厚系列；,19,PPT學(xué)習(xí)交流,3、閥門種類,截止閥,用于調(diào)節(jié)流體流量之處，最大口徑為DN150；,20,PPT學(xué)習(xí)交流,3、閥門的選用,21,PPT學(xué)習(xí)交流,3、管道設(shè)計(jì)

10、考慮要點(diǎn),1. 管道,2. 切斷措施,3. 調(diào)節(jié)閥,4.放空和放凈,5.取樣,22,PPT學(xué)習(xí)交流,管 道,公共工程管線與工藝管線的連接,回轉(zhuǎn)彎頭,兩相流管線,漿料管線,法蘭蓋、管帽和絲堵,管道腐蝕檢查點(diǎn),保溫、伴熱、套管,23,PPT學(xué)習(xí)交流,切斷措施,1、一般情況,2、特殊情況,1、遙控切斷,2、雙閥,3、鎖與鉛封,24,PPT學(xué)習(xí)交流,調(diào)節(jié)閥,1、調(diào)節(jié)閥前后都要設(shè)置閥門；,2、調(diào)節(jié)閥常設(shè)有旁通閥；,3、調(diào)節(jié)閥的放凈問題,調(diào)節(jié)閥是氣開閥，調(diào)節(jié)閥前后都要設(shè)置放凈閥；,調(diào)節(jié)閥是氣閉閥，只在調(diào)節(jié)閥入口處裝一個(gè)放凈閥；,PS:放凈閥一般采用公稱直徑DN20的閘閥；,25,PPT學(xué)習(xí)交流,取 樣,1

11、.取樣點(diǎn)的位置和取樣設(shè)施的結(jié)構(gòu)應(yīng)在PID圖上表示；,2.粘性和易凍介質(zhì)應(yīng)設(shè)蒸汽伴熱或電伴熱；,3. 取樣點(diǎn)要專用，不能再設(shè)壓力表或其他儀表；,4.取樣點(diǎn)不能直接設(shè)在泵、壓縮機(jī)或其他振動(dòng)設(shè)備上；,5.取樣管線長度越短越好；,6.取樣操作應(yīng)在地面或者操作平臺上進(jìn)行；,7. 液體取樣從管線側(cè)面引出，氣體取樣從管線頂部引出；,8.被取樣介質(zhì)的溫度在80以下時(shí)不需冷卻，80以上需冷卻；,26,PPT學(xué)習(xí)交流,4、儀表和控制,為了保證控制系統(tǒng)的正常工作，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)需有一定的要求，通常稱為控制環(huán)路。 控制環(huán)路一般包含下列部件：,1、感應(yīng)器,2、變送器,3、控制器,4、執(zhí)行器,27,PPT學(xué)習(xí)交流,4、儀

12、表和控制,常用基本 控制系統(tǒng),1、反饋控制系統(tǒng),2、前饋控制系統(tǒng),3、串級控制系統(tǒng),4、比值控制系統(tǒng),5、自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng),6、分程控制系統(tǒng),Page 28,29,PPT學(xué)習(xí)交流,溫度 儀表,1.用電器工作原理,2.機(jī)械原理,3.輻射式高溫溫度計(jì),熱電偶 金屬電阻,雙金屬溫度計(jì) 壓力式溫度計(jì),Page 30,31,PPT學(xué)習(xí)交流,液面 儀表,1.玻璃管和玻璃板液面計(jì),2.浮力式液面檢測儀表和 置換式液面檢測儀表,3.壓差式液位檢測儀表,4.電氣式液面檢測儀表,5.放射性液面計(jì),6.超聲波液位檢測儀表,分析儀： 色譜儀 pH計(jì) 氧分析儀 可燃?xì)怏w檢測儀 水分分析儀 電導(dǎo)儀,32,PPT學(xué)習(xí)交流

13、,控制閥：對流體的流量進(jìn)行控制或進(jìn)行減壓。,選用控制閥考慮的因素： 閥門系數(shù) 調(diào)節(jié)比 閥門的流量調(diào)節(jié)特性 閥門切斷后的密閉性能,執(zhí)行 機(jī)構(gòu),1.薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu) 2.氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu) 3.電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),控制閥附件： 定位器 I/P傳感器 電磁閥 手輪 位置開關(guān) 放大器 止位器,Page 33,連鎖和可編程序控制器(PLC),電氣機(jī)械連鎖用繼電器來完成開或關(guān)的任務(wù)；,連鎖是一個(gè)電氣開關(guān)系統(tǒng)，當(dāng)它收到一個(gè)或多個(gè)從按鈕、位置開關(guān)、工藝開關(guān)等地方來的電氣開/關(guān)信號，便驅(qū)動(dòng)電氣系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備完成一系列預(yù)定的動(dòng)作，預(yù)定的動(dòng)作可能是立即發(fā)生，也可能是按程序發(fā)生的一系列動(dòng)作。,連鎖常用在安全保護(hù)的場合；,可編程序控

14、制器由固體電路組成，用程序軟件來控制動(dòng)作；,34,PPT學(xué)習(xí)交流,集中分散控制系統(tǒng)(DCS),1.控制模塊 2.操作站 3.現(xiàn)場總線,35,PPT學(xué)習(xí)交流,5、管道儀表流程圖的設(shè)計(jì),管道儀表流程圖的設(shè)計(jì)步驟： 初步考慮； 繪制初步的管道儀表流程圖 初步水力計(jì)算 工藝流程圖的危險(xiǎn)和操作分析(HAZOP)； 確定設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度 進(jìn)行管道儀表流程圖設(shè)計(jì) 詳細(xì)的安全分析 事故模式和后果分析,36,PPT學(xué)習(xí)交流,管道儀表流程圖初步分析考慮要點(diǎn),工藝 設(shè)備 系統(tǒng) 配管 人體安全保護(hù),高壓介質(zhì)進(jìn)入低壓區(qū) 高溫介質(zhì)進(jìn)入低溫區(qū) 低溫介質(zhì)進(jìn)入高溫區(qū) 化學(xué)反應(yīng) 物料本身的性質(zhì),加熱爐、壓縮機(jī)、反應(yīng)器等的控制方

15、案、開停車和操作程序、連鎖等的制定，以及設(shè)備異常情況產(chǎn)生的原因分析；,在設(shè)計(jì)中，要考慮到裝置的全負(fù)荷運(yùn)行以及低負(fù)荷運(yùn)行；,應(yīng)考慮主要設(shè)備、工藝生產(chǎn)的非主要系統(tǒng)或部分生產(chǎn)系統(tǒng)因故障或停車而產(chǎn)生的后果及影響；,兩相流管線，輸送易凝固物料的管線，重力流管線，低壓、低流量、大口徑管線應(yīng)特別注意；,37,PPT學(xué)習(xí)交流,初步管道儀表流程圖繪制的準(zhǔn)備,管道儀表流程圖初步條件版的主要作用： 讓設(shè)計(jì)者能對整個(gè)工藝流程有進(jìn)一步的熟悉； 供配管設(shè)計(jì)專業(yè)進(jìn)行主要管道初步設(shè)計(jì)，為初步水力計(jì)算及應(yīng)力分析提供初步管道空視圖； 供自控專業(yè)完善自控設(shè)計(jì)；,管道儀表流程圖初步設(shè)計(jì)所需資料：,工藝流程圖； 設(shè)備資料； 自控方案；

16、 管路等級；,有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范； 類似裝置的管道儀表流程圖； 流程介紹； 開停車及裝置的操作特點(diǎn)； 設(shè)備一覽表；,38,PPT學(xué)習(xí)交流,繪制初步管道儀表流程圖步驟：,根據(jù)生產(chǎn)操作的情況，把工藝流程圖中的設(shè)備分成小組，小組內(nèi)的設(shè)備最好是互相連接的，每組數(shù)目可有1-5臺設(shè)備； 根據(jù)儀表流程圖設(shè)計(jì)和制圖要求的原則布置設(shè)備，在空白的管道儀表流程圖圖紙上布置圖面 再加入下列內(nèi)容： 設(shè)備 工藝管道 公共工程管線 管材 閥門 泄壓系統(tǒng),安全閥 調(diào)節(jié)閥 保溫及伴熱 儀表 必要的設(shè)計(jì)說明 供貨范圍 介質(zhì)流向,39,PPT學(xué)習(xí)交流,初步水力計(jì)算,確定重要設(shè)備的標(biāo)高 找出需要特別注意的管線 提供數(shù)據(jù)給泵和壓縮機(jī)的制造廠，讓他們報(bào)價(jià) 得到初步的調(diào)節(jié)閥數(shù)據(jù)，進(jìn)行調(diào)節(jié)閥的初步選擇 在危險(xiǎn)和操作分析討論時(shí)提供數(shù)據(jù)支持,用途,初步水力計(jì)算范圍： 泵的進(jìn)出口管線 壓縮機(jī)管線 大口徑管線 高溫管線 蒸餾塔和再沸器間的管線,蒸餾塔頂?shù)睦淠芫€ 真空管線 重力流管線 兩相流管線,40,PPT學(xué)習(xí)交流,工藝流程圖的危險(xiǎn)和操作分析(HAZOP),目的： 盡量把生產(chǎn)中的不安全因素找出來，然后在管道儀表流程圖開展過程中逐步解決； 確認(rèn)所有的不正常工況，從而計(jì)算出管線的設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力、最高設(shè)計(jì)溫度和最低設(shè)計(jì)溫度；,需要的文件： 最終的工藝流程圖 最終的物料平衡 初步